Турбина низкого давления с осью вращения, перпендикулярной воздуху, предложенная в 1931 году французским авиаконструктором Жоржем Дарье, нашла широкое применение в ветроэнергетике.
Кинетический ветрогенератор: устройство, принцип работы, применение
Современная кинетическая ветряная турбина позволяет использовать силу воздушных потоков, преобразуя их в электричество. Для этого существуют заводские и самодельные модели устройств, которые используются как в промышленности, так и в частных домах.
Мы расскажем вам о конструкции этого типа ветрогенератора, представим характеристики устройства и возможности строительства. В предлагаемой нами статье указаны слабые и сильные стороны ветряной турбины. Для импровизаторов есть полезные схемы и рекомендации по сборке.
Принцип работы ветрогенератора
Ветряная турбина работает путем преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию ротора, которая затем преобразуется в электричество.
Принцип работы довольно прост: вращение лопастей, соединенных с валом устройства, вызывает круговое движение ротора генератора, который вырабатывает электроэнергию.
Ветроэнергетика — одна из самых перспективных отраслей возобновляемой энергетики. Современные разработки позволяют использовать силу воздушных потоков для выработки электроэнергии при низких затратах.
Получившийся нестабильный переменный ток «течет» к регулятору, где он преобразуется в постоянное напряжение, которое может быть использовано для зарядки батарей. Оттуда ток направляется в инвертор, где преобразуется в переменное напряжение 220/380 В, которое затем передается потребителям.
Мощность ветрогенератора напрямую зависит от мощности воздушного потока (N), которая рассчитывается по формуле N=pSV 3 /2, где V — скорость ветра, S — рабочая поверхность, p — плотность воздуха.
Устройство ветряного генератора
Различные конструкции ветровых турбин значительно отличаются друг от друга.
На следующем рисунке показана внутренняя структура классической горизонтальной ветряной турбины. Эти модели наиболее часто используются как в промышленности, так и в частных домах.
Промышленные устройства представляют собой сложные конструкции длиной несколько метров, требующие фундамента, в то время как бытовая модель может состоять из минимальных компонентов (двигатель постоянного тока 3-12 В, конденсатор 1000 мкФ 6 В, кремниевый выпрямительный диод).
Типичная установка состоит из следующих компонентов:
- Альтернатор (мощность зависит от скорости ветра),
- лопасти, передающие вращение на вал генератора (часто дополнительно оснащенный шестернями и стабилизаторами скорости),
- мачта ветрогенератора, к которой крепятся лопасти (чем выше расположены эти элементы, тем больше энергии ветра они могут поглотить),
- аккумуляторы, которые накапливают энергию, чтобы ее можно было использовать даже при слабом ветре или его отсутствии. На аккумулятор также возложена задача стабилизации тока, поступающего от генератора,
- Регулятор преобразует переменное напряжение, получаемое от генератора, в постоянное напряжение, которое используется для зарядки аккумулятора. Управление регулятором осуществляется путем поворота лопастей, что позволяет учитывать точку, в которую поступает воздух,
- АВР — автоматическое коммутационное устройство, соединяющее ветряную турбину с другими источниками энергии (солнечные панели, электросеть),
- Датчик направления ветра — устройство, которое помогает лопастям определять поток ветра,
- инвертор для преобразования постоянного тока от батарей в переменный ток, используемый в электрической связи.
Устройство может быть оснащено различными типами инверторов для наилучшего удовлетворения потребностей пользователя:
- Модифицированные синусоидальные устройства с инвертором, который производит прямоугольную синусоидальную волну. Блоки этого типа подходят для обогревателей, ламп накаливания и других приборов, не предъявляющих высоких требований к качеству электросети,
- Трехфазные преобразователи напряжения, предназначенные для трехфазных систем,
- Аппараты с чистой синусоидой, вырабатывающие энергию для более чувствительных приборов,
- Сетевые преобразователи, которые могут работать без батарей. Эти устройства предназначены для цепей, подающих энергию непосредственно в сеть.
При выборе моделей всегда учитывайте тип преобразователя.
При выборе модели имейте в виду, что указанная на устройстве мощность достигается только при максимальной скорости ветра. Например, турбина 300 В будет выдавать заявленную мощность только при скорости ветра 10-12 м/с.
Что собой представляет современный ветрогенератор
Разница между современной ветряной турбиной и ветрогенератором заключается в мощности (механической и электрической) и в конструкции.
Интенсивность работы зависит от силы ветра, поэтому ветряной турбины в одном месте может быть недостаточно для постоянного снабжения дома электроэнергией.
Ветряная электростанция обычно состоит из нескольких ветряных турбин. Они могут быть использованы
- Параллельно с солнечными батареями,
- для автономной работы,
- вместе с дизельными или бензиновыми генераторами,
- другие типы батарей.
При скорости ветра 45 км/ч ветряная турбина вырабатывает около 400 ватт электроэнергии.
Устройство и принцип работы
Высота ветряной турбины составляет около 80 метров. Конструкция имеет 3 лопасти, которые довольно узкие, в отличие от ветряной мельницы, где лопасти больше и шире. Это оптимальные характеристики для качества проекта. Затем ветер приводит в движение лопасти, и энергия передается на редуктор, который увеличивает вращение и количество энергии.
Внутри механико-электрического преобразователя энергии находится аккумулятор, в котором эта энергия накапливается и расходуется по мере необходимости. Аккумулятор управляется специальным механизмом, который замедляет или ускоряет вращение лопастей. При полной разрядке устройство подает сигнал ветряной турбине на вращение.
Типы ветряков
Существует два типа ветровых турбин — вертикальные и горизонтальные (пропеллерные). Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки, в том числе и экономические.
Горизонтальный
Горизонтальный вал позволяет использовать энергию ветра в любом направлении, чего нельзя сказать о вертикальной турбине, поскольку она должна быть направлена на ветер. С другой стороны, эффективность ниже при слабом ветре, особенно если лопасти установлены низко.
Еще одним преимуществом является то, что его можно установить на любой поверхности — на крыше, в автофургоне или на специальной платформе. Конструкция не занимает много места даже на высоте. Его стоимость ниже, чем у вертикальных ветряных турбин.
Горизонтальная ветротурбина для частного дома работает более эффективно и стабильно, чем вертикальная. Падения и засоры происходят реже, поскольку механизм можно установить на небольшой высоте до 1,5 метров.
Вертикальный
Вертикальные ветряные электростанции получили более широкое распространение, поскольку считаются более производительными. Благодаря размещению лопастей на большей высоте, где ветер сильнее, вертикальная ветровая турбина может вырабатывать больше энергии в единицу времени, чем горизонтальная турбина. Этот тип предпочтителен для строительства ветряных электростанций.
Есть и недостатки, например, требуется больше расходных материалов, поэтому затраты на строительство увеличиваются. Установка сложна и требует специального оборудования.
Для обеспечения стабильности производства энергии в домашних хозяйствах рекомендуется устанавливать как вертикальные, так и горизонтальные ветряные турбины.
Установка ветрогенератора
Установка ветряной турбины должна осуществляться квалифицированными специалистами с учетом нескольких факторов:
- Выбор места установки,
- плотность почвы,
- характеристики местности.
Выбор места
Для достижения высокой эффективности не должно быть препятствий для ветра. Поэтому ветряная турбина размещается там, где поблизости нет высоких зданий или гор. Если скорость и мощность ветра удваиваются, то выработка увеличивается в восемь раз. Однако чем выше конструкция, тем сложнее ее установить и тем дороже она стоит.
Чтобы ветряная турбина не мешала, ее лопасти должны находиться на высоте от 4 до 6 метров над любым препятствием в радиусе 200 метров.
При высоте мачты 5 метров, например, мощность ветряной турбины составляет 1,4 кВтч/день. При увеличении высоты в два раза мощность также увеличивается до 2,45 кВтч/день. При высоте 20 метров она составит до 3,12 кВт-ч/день. Чем выше система, тем сложнее ее установить и тем она дороже.
Место расположения аккумуляторной станции должно быть выбрано таким образом, чтобы уменьшить потери при передаче данных на большие расстояния. Он должен быть расположен в этом районе. Рассмотрим стоимость кабеля: чем дальше передается электроэнергия, тем толще кабель.
Подходящие места для установки ветряных турбин:
- На вершине горы,
- берег водоема,
- большое поле или ровная земля.
Мачту не следует размещать на вершине здания, так как она создает шум и вибрации, которые передаются на дом.
Если несколько альтернативных источников энергии используются вместе, расположение каждой группы не должно влиять на остальные. Например, лопасти ветряной турбины могут заслонять солнечные панели.
Инструменты и материалы
Установка ветряной турбины включает в себя много строительных работ — заливку фундамента для мачты, сварку.
Необходимы следующие инструменты и материалы:
- Цемент, песок,
- бетоносмесители,
- канаты для строительства башен.
- Анкерные материалы — анкерные кольца.
- Строительная техника для вертикальной установки.
Все этапы строительства выполняются в соответствии с правилами технологии и требованиями качества.
Этапы установки
Установка выполняется в следующем порядке:
- Заливка фундамента под основание мачты.
- Фундаментный слой под бегунком, в котором размещается анкерное кольцо.
- Сборка мачты.
- Размещение нижней части мачты на опорной плите.
- Закрепление секции и протягивание кабелей.
- Подключение всех остальных частей мачты.
- Подключение генератора к мачте.
- Прокладка силовых и вспомогательных кабелей.
- Установка лопастей, анемометра, балансировка лопастей.
- Подвеска мачт к мачте.
- Подъем мачты в вертикальное положение. Закрепление основания.
- Установка ветрового стекла.
- Подключение остальной электропроводки.
При выборе модели имейте в виду, что указанная на устройстве мощность достигается только при максимальной скорости ветра. Например, турбина 300 В будет выдавать заявленную мощность только при скорости ветра 10-12 м/с.
Как рассчитать крылья мельницы
Первое, что вам нужно решить, это что и где вы хотите построить ветряную мельницу. Обычно ветряк устанавливается на открытом месте, например, в садовом сарае. Если забор окружен густыми деревьями, ограждение ветряка должно быть высоким. В этом случае необходим фундамент.
Небольшие, но тяжелые корпуса также нуждаются в фундаменте. Периметр будущего здания может быть покрыт бетоном до 0,7 м или толстым слоем кирпича. Для декоративных зданий достаточно одного слоя кирпича, чтобы подкрепить конструкцию и уплотнить ее для изоляции от влаги.
Теперь вам нужно решить, для чего будет строиться мельница. Существует несколько вариантов:
- Поднимать воду из колодца,
- для выработки электроэнергии,
- для отпугивания кротов,
- для хранения садовых инструментов,
- в декоративных целях.
Представлен ряд вариантов снижения энергопотребления устройства, т.е. упрощения механизма. Определение требований к конструкции остается правом и обязанностью владельца.
Следует помнить, что фактическая мощность ветрогенератора для бытового использования не превышает 500 Вт при скорости ветра 5-8 м/с. Тем не менее, электроэнергия может быть запасена даже мощными потребителями на короткое время в случае необходимости. Например, насос для подъема воды.
Самое главное в ветряной турбине — это лопасти. Первое, что нужно знать о конструкции лопасти, это то, что чем больше мощность, тем больше должна быть проектируемая площадь в плоскости вращения. Это достигается за счет увеличения количества, длины, площади и угла наклона лопастей.
Для расчета средней мощности конструкции необходимо знать силу ветров, которые обычно преобладают в районе расположения конструкции. Кроме того, лопасти мельницы должны быть перпендикулярны преобладающим направлениям ветра. Эту информацию можно найти в Интернете, задав в поисковике «статистика скорости ветра» и «роза ветров» для вашего региона.
Осталось рассчитать размер лопастей. Пример: средняя скорость ветра составляет 5 м/с, а потребляемая мощность устройства — 100 Вт. Потери при преобразовании кинетической энергии вала мельницы в электроэнергию составляют от 20 % до 40 %.
КПД можно рассчитать, учитывая точные значения для валогенератора, выпрямителя, стабилизатора и преобразователя DC-AC (220 В), указанные на типовой табличке. При расчете процентные потери не суммируются, но КПД отдельных устройств необходимо последовательно перемножить, чтобы получить КПД системы преобразования трехфазного тока в электроэнергию. Еще половина энергии ветра теряется в лопастях.
Можно уменьшить потери на преобразование, например, отказавшись от преобразователя постоянного тока в переменный, если привод может питаться от аккумулятора. Также можно опустить другое устройство, если напряжение и ток не важны для работы устройства — например, маленькую лампочку или, что еще практичнее, светодиод.
Разновидности лопастей ветряков
Доступны конструкции лопастей не только с вертикальным, но и с горизонтальным вращением. Лопасти могут иметь спиральную конструкцию с переменным размахом. Мельницы строились на века, поэтому каждое строение было уникальным. Современный дизайн также впечатляет своим разнообразием.
В конце 19 века в России действовало около 200 000 ветряных мельниц. Мощность обычной ветряной турбины составляла 3,5 кВт, а мощность большой ветряной турбины с диаметром лопастей 24 метра достигала 15 кВт. Общая выходная мощность при этом достигала 750 мВт. Сегодня используются только ветряные турбины и очень мало других ветряков. И все они производят в 50 раз меньше электроэнергии, чем 100 лет назад, а именно всего 15 мВт. Конечно, планы развития строятся, ведь ветропотенциал в нашей стране составляет несколько миллиардов киловатт.
Но пока планы не реализованы, можно перефразировать известную цитату Владимира Маяковского и сказать: «Если строят ветряные мельницы, то кому они нужны? То есть, кто-то хочет, чтобы они были?». Величественная красота функциональных ветряных мельниц стала мощным источником вдохновения для мастеров, создающих шедевры в своих дворах и садах.
Если мощности одной фазы недостаточно, увеличьте количество инверторов, если это предусмотрено производителем. Когда ветра нет, подача электроэнергии прекращается. Поскольку производство электроэнергии отсутствует, накопитель энергии подключается к ветряной турбине (см. рисунок ниже).
Пошаговая инструкция
Строительство ветряной турбины происходит по обычной системе, используемой при строительстве любого здания:
- Создание проекта (план работы)
- Закупка материалов, подбор инструментов
- Подготовка площадки
- Корпус и блок ротора
- Установка механических компонентов (если предусмотрена)
- Ввод в эксплуатацию, регулировка рабочих условий
Некоторые из шагов в этом списке могут быть излишними, в других случаях вместо них могут потребоваться дополнительные действия. Окончательный план действий может быть определен только с учетом особенностей конструкции, условий эксплуатации, размеров и других параметров.
Это важно: подготовкой плана никогда не следует пренебрегать. На этом этапе часто обнаруживаются существенные ошибки или дополнительные факторы, которые радикально меняют подход к предстоящей работе. Бессистемный выбор может привести к пустой трате времени и материалов.
Необходимые материалы и инструменты
Лучший способ построить декоративную ветряную мельницу — использовать традиционные материалы:
- Дерево,
- дерево: древесина, доски,
- вывернутые бревна,
- гвозди,
- самонарезающие винты.
В зависимости от размера и предназначения мельницы может потребоваться фундамент:
- Цемент,
- песок,
- арматура.
Не менее важно иметь необходимые инструменты:
- Электрическая пила,
- электрический рубанок,
- ручная ножовка,
- долото, долото, долото,
- плоскогубцы,
- молоток,
- электродрель с набором сверл,
- линейка, рулетка.
В зависимости от конструкции сооружения при необходимости могут использоваться и другие инструменты или приспособления.
Фундамент
Первые шаги, необходимые на начальном этапе, заключаются в подготовке земли к строительству. Когда конструкция достаточно велика, например, если мельница будет использоваться в качестве склада для хранения инструментов, посуды и механического оборудования, необходимо заложить фундамент.
Самый простой способ заливки фундамента — сделать ленточный фундамент. Для этого по периметру будущих стен выкапывается траншея, в нее устанавливается опалубка, плетется арматурный каркас и заливается бетон. Фундамент оставляют на месте до тех пор, пока бетон не кристаллизуется в достаточной степени, после чего можно проводить дальнейшие работы.
Примечания: Небольшие декоративные конструкции не нуждаются в фундаменте; достаточно слегка приподнять их над уровнем земли, чтобы избежать контакта с грунтовыми водами.
После того, как фундамент готов, строится корпус ветряной турбины.
С точки зрения дизайна устройства также можно разделить на несколько категорий, при этом все варианты ограничиваются двумя основными типами: вертикальным и горизонтальным.
Выбор ветрогенератора
Самые качественные ветряные мельницы производятся в Германии, Франции и Дании. Эти страны производят ветряные турбины для электроснабжения частных домов, ферм, школ и небольших розничных магазинов. В России ветряные турбины, солнечные батареи и другие виды альтернативной энергетики не очень распространены из-за низкой стоимости электроэнергии и неявной монополии на продажу электроэнергии.
Мобильная ветряная турбина подходит для нефтяной промышленности или для монтажных бригад, строящих на месте (прототип).
Однако высокая стоимость подключения удаленных объектов к сети (до сих пор существуют неэлектрифицированные деревни), грубость чиновников, длительные процедуры преобразования и покупка НРС у компаний-монополистов заставляют владельцев использовать альтернативные виды энергии для своих объектов.
Прежде всего, вы должны знать, что КПД ветряных турбин составляет около 60%, они зависят от скорости ветра и требуют регулярного обслуживания. Если вы решили купить ветряную турбину, вам следует знать следующее. Выбирайте ветряную турбину в соответствии с конкретными условиями ее применения. Существуют новые конструкции и модели: с более высоким КПД, вертикальные, горизонтальные, прямоугольные, безлопастные.
Рассчитайте активную и резистивную мощность всех потребителей энергии.
Для компаний или частных домохозяйств эти данные можно найти в проекте или в счете за электроэнергию. Если вы хотите обеспечить электричеством коттедж, выбирайте модель ветряка на 1-3 кВт, инвертор нужен небольшой мощности, и вы сможете обойтись без аккумуляторов. Принцип работы ветряка на даче прост: если есть ветер, есть электричество, если ветра нет, работаем в саду или по хозяйству. Простая ветряная турбина, которую вы можете построить сами. Все, что вам нужно сделать, это собрать необходимые материалы и соединить их вместе.
Для частного дома этот принцип не подходит в качестве постоянного места жительства. При частом отсутствии ветра следует обратить особое внимание на аккумулятор. Здесь требуется высокая производительность. Но и сам электрогенератор должен обладать высокой мощностью, чтобы его можно было быстрее зарядить. Другими словами, отдельные компоненты системы тесно связаны между собой. Более надежной комбинацией является симбиоз с дизельным генератором и солнечными панелями. Это 100% гарантия наличия электроэнергии в доме, но и стоит она дороже.
Если у вас есть скважина, вы полностью независимы от внешних электросетей.
Коммерческие ветряные турбины в настоящее время широко доступны. Вырабатываемая ими электроэнергия продается различным компаниям, страдающим от нехватки электроэнергии. Как правило, такие установки состоят из нескольких ветряных турбин различной мощности. Генерируемое переменное напряжение 380 вольт подается непосредственно в электросеть. Кроме того, ветряные турбины могут использоваться для зарядки большого количества аккумуляторов, которые затем также могут подаваться в сеть, преобразуя энергию в переменный ток.
Это важно: подготовкой плана никогда не следует пренебрегать. На этом этапе часто обнаруживаются существенные ошибки или дополнительные факторы, которые радикально меняют подход к предстоящей работе. Бессистемный выбор может привести к пустой трате времени и материалов.
Что такое ветроэнергетика (ветряные мельницы для электричества)
Ветроэнергетика — это отрасль энергетики, которая специализируется на преобразовании кинетической энергии газообразных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или любую другую форму энергии, которая может быть использована в народном хозяйстве. Это преобразование может быть выполнено с помощью следующих единиц: Ветряная турбина (для выработки электроэнергии), ветряная мельница (для преобразования в механическую энергию), паруса (для использования в транспорте).
Энергия ветра считается возобновляемой формой энергии, поскольку она возникает в результате солнечной активности. В настоящее время ветроэнергетика является растущей отраслью. В некоторых странах ветроэнергетика развивается особенно интенсивно. По данным WindEurope, доля ветряных турбин в общем объеме производства электроэнергии в 2019 году была следующей: Дания 48% от общего объема электроэнергии, Ирландия 33%, Португалия 27%, Германия 26%, Великобритания 22%, Испания 21% и ЕС в целом 15%. В 2014 году 85 стран мира использовали энергию ветра на коммерческой основе.
Крупные ветряные электростанции являются частью общей сети, в то время как небольшие ветряные электростанции предназначены для обеспечения электроэнергией отдаленных районов. В отличие от ископаемого топлива, энергия ветра практически неисчерпаема, общедоступна и более экологична. Ветряные мельницы для производства электроэнергии имеют свои нюансы. Строительство ветряных электростанций сопряжено с некоторыми техническими и экономическими проблемами, которые замедляют распространение ветроэнергетики. В частности, изменчивость ветровых потоков не является проблемой, когда ветровая энергия составляет небольшую долю в общем объеме производства электроэнергии, но по мере увеличения этой доли возникают проблемы с надежностью производства электроэнергии. Для решения таких проблем используется интеллектуальное управление распределением электроэнергии.
Скорость ветра (ветряные мельницы для электричества)
Работа ветряных турбин сильно зависит от скорости ветра. В нашей стране не так много районов, где скорость ветра составляет даже 5-7 метров в секунду. Цифры являются среднегодовыми. Как выяснилось, в подавляющем большинстве обитаемых широт максимальная скорость ветра составляет 2-4 м/с.
Карта скорости ветра в России
При таком потоке ветра маловероятно, что ваша ветряная турбина будет успешно работать большую часть времени. Скорость просто недостаточна для непрерывной выработки электроэнергии. Вам необходима скорость ветра не менее 10 м/с.
Расчеты для ветровых турбин
В действительности генератор мощностью 2 кВт не сможет выдать более 100 Вт в течение часа.
Существует еще одна проблема, связанная с ветровой энергией, которую скрывают производители. У земли он движется гораздо медленнее, чем наверху, где промышленные предприятия находятся на высоте 25-30 метров.
Скорее всего, вы установите свою ветряную турбину на расстоянии не более десяти метров. Поэтому даже не полагайтесь на карты ветра с различных сайтов, так как эти данные вам не подходят.
Производители часто стыдливо скрывают тот факт, что измерения для их карт ветра проводятся на высоте 50-70 метров! Также отсутствуют данные о турбулентности и вихрях.
Турбулентность на взлетно-посадочных полосах
Попробуйте установить что-либо выше 10 метров, и вы обязательно задумаетесь о молниезащите. Лезвия, наэлектризованные трением воздуха, очень вкусная приманка для приземления! Кроме того, почему-то все интересуются только скоростью ветра и забывают о плотности ветра или давлении. В конце концов, разница в выработке электроэнергии немаленькая. Зависимость выработки электроэнергии от давления ветра непропорционально велика.
Молниезащита для ветряных турбин
Кроме того, заявленные характеристики самих генераторов иногда устанавливаются слишком низкими. На вашем садовом участке, например, скорость ветра может быть настолько высокой, что невозможно вращать вал и вырабатывать электроэнергию — или даже меньше. Осенью и весной, когда происходят наиболее активные перемещения воздушных масс.
Для людей, которые активно воссоздают. Лучшие солнечные батареи для туризма. Статьи о всех преимуществах и типах здесь
Стартовая скорость ветра, момент страгивания ветряка и место установки
Когда стоит покупать ветряную мельницу (ветряк)
Ветряные мельницы для получения электроэнергии, ветряные мельницы
Неоспоримым фактом является то, что цена на электроэнергию растет с каждым годом. До 10 лет назад, например, цена была на 70% ниже. Мы дадим вам приблизительный расчет и определим перспективы окупаемости ветряной мельницы с учетом резкого роста цен на электроэнергию.
Мы рассмотрим генератор мощностью 2 кВт.
Ветряная турбина мощностью 2 кВт
Как упоминалось ранее, стоимость такой модели составляет около 200 тысяч. Но если учесть все дополнительные расходы, то их нужно умножить на два. Получается не менее 400 тысяч рублей затрат, при сроке службы двадцать лет.
То есть за один год будет 20 тысяч. В этом случае, фактически, за этот год агрегат выдаст максимум 900 кВт. Исходя из установленного коэффициента мощности (не более пяти процентов для малых ветрогенераторов) за один месяц вы заработаете около 75 кВт.
Например, если для простоты расчета вы получаете 1000 кВт в год, то стоимость 1 кВт/ч, полученного от ветрогенератора, для вас составит 20 рублей. То есть, если увеличить цену на ТЭС, скажем, в четыре раза, то стоимость электроэнергии от одной ветряной турбины должна быть выше.
Использование ветровых турбин может быть оправдано в двух случаях:
- Если поблизости нет внешней электросети или вы не можете подключиться к ней.
- У вас есть дизельный генератор, но вы не можете обеспечить его топливом
Чтобы ветряная турбина стала хорошей альтернативой для выработки электроэнергии, следует придерживаться основного принципа. Установите ветряную турбину в районе со среднегодовой скоростью ветра не менее 5-6 метров в секунду.
Следовательно, энергия, вырабатываемая ветряной мельницей, зависит только от температуры:
- Скорость ветра
- площадь, занимаемая лопастями.
Ветряные мельницы для получения электроэнергии, ветряные мельницы
Как упоминалось ранее, стоимость такой модели составляет около 200 тысяч. Но если учесть все дополнительные расходы, то их нужно умножить на два. Получается не менее 400 тысяч рублей затрат, при сроке службы двадцать лет.
Обзор типов
Ветряные мельницы работали с 1 или 2 жерновами. Существует два типа ветряных мельниц — портальный метод и арочный метод. При портальном методе вся мельница полностью вращалась вокруг дубовой колонны. Эта опора не была симметрична относительно корпуса, а располагалась в центре тяжести. Превращение в ветер требовало много энергии и поэтому было чрезвычайно сложным.
Традиционно мостовые крановые мельницы оснащались одноступенчатой механической коробкой передач. Это эффективно поворачивает более короткую ось. Мельница Bock также основана на методе мостового крана. Более сложным вариантом является роликовая (или голландская) система. Здание имело вращающуюся раму в верхней части, которая поддерживала колесо, и было покрыто двускатной крышей.
Изгиб на ветру был гораздо менее выражен благодаря легкой конструкции. Ветряная мельница могла быть очень большой, так как ее поднимали на большую высоту. В большинстве случаев ветряная мельница была оснащена двухступенчатым редуктором. Промежуточная структура была типа колчеданной мельницы. В нем поворотный круг располагался на высоте 0,5 высоты корпуса, важным подтипом был водоотливной стан.
В прошлом скорость ветряной мельницы ограничивалась мощностью редуктора. Ограничения были связаны с деревянными зубьями колес и цепей. В результате не удалось увеличить коэффициент использования (КПД) энергии ветра. Зубья и сами звездочки были изготовлены из высококачественной сухой древесины. Для этой цели подходили:
Обод колеса главного вала был сделан из березы или вяза. Пластины были изготовлены в два слоя. Внешняя часть обода была аккуратно вырезана, а спицы скреплены шурупами. Те же винты использовались для затягивания ободов. Основное внимание при совершенствовании конструкции было уделено отделке крыльев.
На некоторых старых мельницах сетки крыльев были покрыты холстом. Позже эту же функцию успешно выполняли пиленые доски. Также было установлено, что еловая древесина является лучшим выбором. Первоначально крылья были спроектированы с фиксированным углом крыла 14-15 градусов. Их конструкция была относительно простой, но слишком много энергии ветра уходило впустую.
Благодаря использованию лопасти гребного винта эффективность может быть увеличена на 50 % по сравнению со старой версией. Угол на кончике варьировался от 1 до 10 градусов, а у основания — от 16 до 30 градусов. Одним из более современных вариантов был вариант с полуовальным профилем. К концу эпохи сводчатых мельниц мельницы строились почти исключительно из камня. В некоторых случаях, конечно, система ветряных мельниц была соединена с водяным насосом для орошения земли.
Особенности строительства
При строительстве ветряной мельницы необходимо учитывать некоторые аспекты.
Выбор места
Необходимо учитывать вращение лопастей. Поэтому поблизости не должно быть посторонних зданий и сооружений. Желательно выбрать ровный участок, иначе конструкция может получиться кривой. Участок очищается от всей растительности и других мешающих предметов. Также подумайте о том, как все будет выглядеть со стороны.
Инструменты и материалы
Для строительства ветряка можно использовать даже фанеру, прочный пластик или металл. Никто не запрещает их совмещать. Однако для классического подхода лучше всего подходят деревянные брусья, деревянные доски или фанера. Полиэтилен используется для гидроизоляции, а войлок — для крыши. Вам также понадобятся молотки и гвозди, дрели, пилы и другие инструменты для обработки дерева: рубанки, молотки, ведра и щетки.
Фундамент
Несмотря на декоративный характер большинства ветряных мельниц, для их строительства необходимо подготовить фундамент. Нет необходимости выкапывать яму и заливать раствор. Достаточно использовать деревянную конструкцию или облицовку. Обычно структура имеет трапециевидную форму. Внутренняя и внешняя рамы соединены вертикальными стойками, расположенными под определенным углом.
Стены и кровля
При облицовке конструкции обратите внимание на проемы окон и дверей. Расположение лезвий также имеет решающее значение. Двери устанавливаются с помощью вспомогательных опор. Балки с лопастями могут быть усилены деревом. Они могут быть покрыты любым материалом, обеспечивающим водонепроницаемую поверхность — дерево является наиболее красочным.
Форма крыши выбирается индивидуально. Плоская и прямая крыша так же хороша, как и наклонная. Слой рубероида обеспечивает достаточную гидроизоляцию. Видимая крыша обшита досками или фанерой. Нет необходимости использовать другие варианты декора.
Установка ветрогенератора
Мельница должна быть установлена на сухой, подготовленный пол. При необходимости для обеспечения прочности крепления следует использовать дюбели. Всегда стоит проверять законы и правила, чтобы избежать проблем. В любом случае необходимо также соблюдать рекомендации по электробезопасности и заземлению. Генератор должен быть подключен проводами специального сечения и с «наружной» изоляцией.
Наиболее известные старые мельницы
Долгое время мельницы Родоса, расположенные рядом с портом Мандраки, мололи зерно, которое доставлялось прямо в порт по морю. Первоначально их было 13, по другим данным — 14, но только три сохранились и являются памятниками. Аналогичная ситуация сложилась и на острове Аланд — вместо 2000 мельниц сохранилось только 355. В начале прошлого века они были снесены, так как больше не были нужны; к счастью, самые красивые строения сохранились.
Следует также отметить:
Спасибо. Очень ценный материал. Я хочу построить мельницу. Я хотел бы рассказать вам одну историю. Я вырос в большой деревне. После войны она сократилась более чем наполовину. До войны здесь было 700 хозяйств и 3 500 жителей. Он был разделен на две части небольшой рекой, протянувшейся более чем на 3 километра. А другие дороги ответвлялись от каждой линии, как от хребта. На вершине каждого гребешка были большие квадраты, на которых возвышалась центральная площадь, а над ней — лес ветряных мельниц. На одной стороне было 53 ветряных мельницы, на другой — 35. На реке также была водяная мельница, а за пределами деревни (на другой реке) находились еще две водяные мельницы, одна из которых работала круглый год. В центре деревни находилась механическая мельница «Корпус». Все они были разрушены, снесены и разобраны во время коллективизации в 1930-х годах доверенными лицами, пришедшими сверху. Вальцы каждой мельницы были разбиты на мелкие камни. Механическая мельница была перенесена в середину участка (она до сих пор является своего рода мукомольной мельницей). И только на территории Халла (в остатках здания) было разрешено использовать механические мукомольные мельницы. И им давали один грамм (ведро) муки за помол одного мешка. Люди собрали остатки камней и начали изобретать для себя механические мельницы. Но тут появились злодеи и проверили все дома. Все, что там было, было уничтожено. Насколько хороши мельницы в Голландии.
